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Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2º Ano
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Algumas curiosidades...
Por que durante o dia é tão
quente no deserto, mas à noite é
tão frio?
Por que, durante o dia, quando
estamos na praia, percebemos
que o vento sopra da água para a
areia, mas à noite esse sentido é
invertido?
Imagem: Capture Queen / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
Antes de responder, vamos conhecer alguns conceitos
fundamentais...

Calor
Energia Térmica em trânsito devido a
diferença de temperatura entre corpos.
Costuma-se dizer que calor é
ENERGIA TÉRMICA EM MOVIMENTO.
Imagem: Valo / Creative Commons Atribuição
2.5 Genérica
 Obs.: O Calor SEMPRE flui espontaneamente
do corpo de MAIOR temperatura para o corpo
de MENOR temperatura.

Joseph Black (1728 – 1799)
Físico, Químico e Médico
escocês, evidenciou-se no seu
trabalho sobre Termodinâmica,
sendo o primeiro a distinguir Calor
de Temperatura. Introduziu a
noção de Calor Específico e de
Calor Latente. É considerado,
juntamente com Cavendish e
Lavoisier, um dos pioneiros da
Química Moderna.
Imagem: James Heath (engraver) after Henry
Raeburn / Domínio Público

Por meio de experimentos nos
quais misturava substâncias a
diferentes temperaturas, observou
que os resultados não condiziam
com as teorias da época, que
apontavam o calor como uma
substância fluida (chamada de
calórica) presente na matéria.
XAVIER, Claudio & BENIGNO, Barreto. Física aula por aula. Volume 2. FTD. 1ª ed. 2010.
Imagem: James Heath (engraver) after Henry Raeburn / Domínio
Público
Joseph Black (1728 – 1799)

Calor Sensível
Calor que produz variação de temperatura sem que o
estado físico da matéria seja alterado.
Charge disponível no link: http://3.bp.blogspot.com/-
ksA8bKowSVk/T9MppBkJepI/AAAAAAAAKDY/x6Z97-RnG1w/s1600/aquecimento-global+
7.jpg
Ex.: Quando colocamos
algo para aquecer no fogo,
estamos aumentando sua
temperatura.
Imagem: GRAN / GNU Free Documentation License

Unidade de medida de Calor
A energia é medida em joules (J) no (S.I.). Como
o calor também é uma forma de energia, possui
a mesma unidade. Por motivos históricos e
práticos, também usamos outra unidade, a
caloria (cal).
1 cal = 4,18 J

Capacidade Térmica
Quantidade de calor necessária
para elevar em 1ºC a temperatura
de um corpo.
푪 =
푸
Δ푻
Equivale ao quociente entre a
quantidade de calor recebido ou
cedido pelo corpo e a
correspondente variação de
temperatura.
Exemplo:
46ºC
26ºC
Neste caso, temos: 푪 =
ퟒퟎ 풄풂풍
ퟐퟎ 풐푪
Logo:
Esse resultado nos indica que, para variar a
temperatura desse corpo em 1 ºC,
precisaremos fornecer a ele 2 cal.

Calor Específico
Quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de
uma unidade de massa de um corpo.
푐 =
푄
푚 ∙ Δ푇
Nesse caso, temos: 풄 =
ퟎ, ퟓ 풄풂풍
ퟏ품 ∙ ퟏ 풐푪
http://d1gnq2svmchsi4.cloudfront.net/wp-content/uploads/2012/02/cryoscope.jpg
Exemplo:
Logo:
Esse resultado nos indica que, para variar a
temperatura de 1 g do material que compõe
esse corpo em 1 º C, precisaremos fornecer a
ele 0,5 cal.
27ºC
26ºC

Equação Fundamental da Calorimetria
Como 푐 =
푄
푚 ∙ Δ푇
Temos que: 푸푺 = 풎 ∙ 풄 ∙ Δ푻
Essa expressão nos mostra que a Quantidade de Calor Sensível (QS) é
DIRETAMENTE PROPORCIONAL
1. à Massa (m) do corpo  Quanto maior a massa do corpo, maior a
quantidade de calor necessária para variar sua temperatura;
2. ao Calor Específico (c)  Quanto maior o calor específico, maior a
quantidade de calor necessária para variar sua temperatura;
3. à Variação de Temperatura (ΔT)  Quanto maior a variação de
temperatura que se deseja obter de um corpo, maior a quantidade de
calor que se deve fornecer.

Curiosidade
No deserto, durante o
dia, a temperatura
atinge valores muito
elevados; situação que
se inverte à noite, com
temperaturas bem
baixas.
Imagem: Thomas Tolkien / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

Curiosidade
A explicação dessa variação se
baseia no conceito de calor
específico.
Imagem: Thomas Tolkien / Creative Commons
Attribution 2.0 Generic
A areia do deserto possui calor específico relativamente pequeno, o
que a faz aquecer com muita facilidade durante o dia e se resfriar
facilmente à noite. Por isso, as temperaturas variam muito.

Curiosidade
A “Caloria” utilizada por médicos
e nutricionistas é, na realidade, a
quilocaloria (1 kcal = 1000 cal),
também chamada Grande Caloria.
1 Cal = 1000 cal
Imagem: Glane23 / GNU Free Documentation
License

Curiosidade
Brisa Marítima X Brisa Continental
Por que, quando estamos na praia durante o dia,
percebemos que os ventos sopram da água para a
praia e à noite esse sentido é invertido?
Imagem: Tó campos1 / Domínio Público

Durante o dia, a temperatura da terra se
eleva mais rapidamente que a da água.
Isso acontece porque o calor específico da
água é maior que o da terra. Ou seja, é
necessário maior quantidade de calor para
elevar a temperatura de certa massa de
água que elevar a temperatura da mesma
massa de areia. As camadas de ar que
estão em contato com a areia se aquecem
mais, ficam menos densas e sobem. Seu
lugar é ocupado pelo ar frio que está em
contato com a água. Surge assim uma
brisa do mar para a praia (Brisa Marítima).
Dia
o ar se esfria e desce
z
AR DE ALTA
PRESSÃO
AR DE BAIXA
PRESSÃO
o ar é mais frio
sobre o mar
e se move em
direção ao continente
o ar se aquece no
continente e sobe

À noite, o movimento se inverte. Devido, ainda, aos diferentes
valores de calores específicos, a terra esfria mais rapidamente. A
água demora mais para esfriar. Assim, à noite, o ar mais quente é o
que está em contato com a água. Por ser menos denso, ele sobe,
dando lugar ao ar mais frio que está em contato com a praia.
Produz-se então a brisa da terra para o mar (Brisa Continental ou
Brisa Terrestre).
Noite
z
o ar se esfria em altitude
e desce
AR DE BAIXA
PRESSÃO
AR DE ALTA
PRESSÃO
o ar mais frio sobre o continente se
desloca em direçáo ao mar
o ar mais aquecido
sobre o mar sobe

Calorímetro
Recipiente termicamente isolado
que evita troca de calor entre o seu
conteúdo e o meio externo.
Em princípio, um calorímetro ideal
não deveria trocar calor com os
corpos de seu interior, mas na
prática isso ocorre. Portanto, em
alguns casos, vamos considerar a
capacidade térmica do calorímetro
no equacionamento da troca de
calor.
Imagem: Akshat Goel / Creative Commons Attribution-
Share Alike 3.0 Unported

Calorímetro
A garrafa térmica é um tipo de
calorímetro.
Com a finalidade de isolar termicamente o
conteúdo de uma garrafa térmica do meio
ambiente, adotam-se os seguintes
procedimentos:
• As paredes internas são feitas de vidro, que,
por ser mau condutor, atenua a troca de
calor por condução;
• as paredes internas são duplas, separadas
por uma região de vácuo, cuja função é
evitar a condução do calor que passa pelas
paredes de vidro.
Imagem: Henna / Creative Commons
Attribution-Share Alike 1.0 Generic

A garrafa térmica é um tipo de
calorímetro.
• O vidro de que são feitas as paredes internas da
garrafa é espelhado, para que o calor radiante seja
refletido, atenuando assim as trocas por irradiação.
• Para evitar as possíveis trocas de calor por
convecção, basta fechar a garrafa, pois dessa
forma as massas fluidas internas não conseguem
sair do sistema.
• É evidente que não existe o isolamento térmico
perfeito; assim, apesar dos cuidados citados, após
um tempo relativamente grande (várias horas), o
conteúdo da garrafa térmica acaba atingindo o
equilíbrio térmico com o meio ambiente.
Imagem: Henna / Creative Commons
Attribution-Share Alike 1.0 Generic
Calorímetro

Trocas de calor
Num sistema de vários corpos, termicamente isolados do meio externo,
a soma das quantidades de calor por eles trocados é igual a zero.
푸풄풆풅풊풅풐 + 푸풓풆풄풆풃풊풅풐 = ퟎ
Para um sistema de n corpos, escrevemos:
푄1 + 푄2 + 푄3 + ⋯ + 푄푛 = 0
No caso de o sistema não estar termicamente isolado ou de o
calorímetro não ser ideal, devemos levar em conta a troca de calor dos
corpos com o ambiente.
푄1 + 푄2 + 푄3 + ⋯ + 푄푛 + 푄푎푚푏푖푒푛푡푒 = 0

Vamos
Exercitar?

Exercício 01
(VUNESP-SP) Massas iguais de cinco líquidos distintos, cujos
calores específicos estão dados na tabela adiante, encontram-se
armazenadas, separadamente e à mesma temperatura, dentro de
cinco recipientes com boa isolação e capacidade térmica
desprezível. Se cada líquido receber a mesma quantidade de calor,
suficiente apenas para aquecê-lo, mas sem alcançar seu ponto de
ebulição, aquele que apresentará temperatura mais alta, após o
aquecimento, será:
a) a água.
b) o petróleo.
c) a glicerina.
d) o leite.
e) o mercúrio.
Tabela
Líquido Calor Específico
(J/9°C)
Água
Petróleo
Glicerina
Leite
Mercúrio
4,19
2,09
2,43
3,93
0,14

Resolução
Resposta:
e) o mercúrio: c = 0,14 J/g.ºC
Pela equação geral da calorimetria (Qs = m.c.ΔT), percebemos
que a variação de temperatura é inversamente proporcional ao
calor específico da substância. Ou seja, vai sofrer MAIOR
VARIAÇÃO DE TEMPERATURA aquela substância que apresentar
MENOR CALOR ESPECÍFICO.
Resposta: e)

Exercício 02
(FUVEST-SP) Um bloco de massa 2,0 kg, ao receber
toda energia térmica liberada por 1000 g de água que
diminuem a sua temperatura de 1°C, sofre um
acréscimo de temperatura de 10°C. O calor específico
do bloco, em cal/g.°C, é: (Adote: cágua: 1,0 cal/g.°C)
a) 0,2
b) 0,1
c) 0,15
d) 0,05
e) 0,01

Resolução
Sabemos que:
푚푏푙표푐표 = 2,0 푘푔 = 2000 푔
Δ푇푏푙표푐표= 10 ℃
푐푏푙표푐표 =?
푚á푔푢푎 = 1000 푔
Δ푇á푔푢푎= 1 ℃
푐á푔푢푎 = 1 푐푎푙/(푔 ∙ ℃)
Como todo calor liberado pela
água vai ser aproveitado para
aquecer o bloco, temos que:
푸풃풍풐풄풐 = 푸á품풖풂

풎풃 ∙ 풄풃 ∙ Δ푻풃= 풎풂 ∙ 풄풂 ∙ Δ푻풂
Substituindo os valores,
obtemos:
ퟐퟎퟎퟎ ∙ 풄풃 ∙ ퟏퟎ = ퟏퟎퟎퟎ ∙ ퟏ ∙ ퟏ

ퟐퟎퟎퟎퟎ ∙ 풄풃 = ퟏퟎퟎퟎ

풄풃 =
ퟏퟎퟎퟎ
ퟐퟎퟎퟎퟎ
풄풃 = ퟎ, ퟎퟓ 풄풂풍/(품 ∙ ℃)
Resposta: d)

Exercício 03
(FATEC-SP) Um frasco contém 20 g de água a 0°C. Em
seu interior é colocado um objeto de 50 g de alumínio a
80°C. Os calores específicos da água e do alumínio são
respectivamente 1,0 cal/g°C e 0,10 cal/g°C.
Supondo não haver troca de calor com o frasco e com o
meio ambiente, a temperatura de equilíbrio dessa
mistura será:
a) 60°C
b) 16°C
c) 40°C
d) 32°C
e) 10°C

Resolução
Sabemos
que:
푚퐴푙 = 50 푔
푇푖,퐴푙 = 80 ℃
푐퐴푙 = 0,10 푐푎푙/(푔 ∙ ℃)
푚á푔푢푎 = 20 푔
푇푖,á푔푢푎 = 0 ℃
푇푓,퐴푙 = 푇푓,á푔푢푎 = 푇푒푞.
Como não vai haver troca de calor
com o meio externo, temos que:
푸풑풆풓풅풊풅풐 + 푸풓풆풄풆풃풊풅풐 = ퟎ
Substituindo os valores, obtemos:
ퟓퟎ ∙ ퟎ, ퟏퟎ ∙ 푻풆풒 − ퟖퟎ + ퟐퟎ ∙ ퟏ ∙ 푻풆풒 − ퟎ = ퟎ
ퟓ ∙ 푻풆풒 − ퟖퟎ + ퟐퟎ ∙ 푻풆풒 = ퟎ
 
ퟓ ∙ 푻풆풒 − ퟒퟎퟎ + ퟐퟎ ∙ 푻풆풒 = ퟎ
ퟐퟓ ∙ 푻풆풒 − ퟒퟎퟎ = ퟎ  ퟐퟓ ∙ 푻풆풒 = ퟒퟎퟎ
푻풆풒풖풊풍í풃풓풊풐 = ퟏퟔ℃
 푻풆풒 =
ퟒퟎퟎ
ퟐퟓ


Resposta: b)
푸푨풍풖풎í풏풊풐 + 푸á품풖풂 = ퟎ

풎푨풍 ∙ 풄푨풍 ∙ Δ푻푨풍 + 풎풂 ∙ 풄풂 ∙ Δ푻풂= ퟎ

Exercício 04
(FEI-SP) Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em
contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio
ambiente, pode-se dizer que:
a) o corpo maior é o mais quente.
b) o corpo menor é o mais quente.
c) não há troca de calor entre os corpos.
d) o corpo maior cede calor para o corpo menor.
e) o corpo menor cede calor para o corpo maior.
Resolução
Como os corpos estão em equilíbrio térmico, não vai existir calor,
visto que CALOR É A ENERGIA TÉRMICA EM TRÂNSITO devido a
diferenças de temperatura entre os corpos.
Resposta: c)

Exercício 05
(PUC-SP - Modificada) É preciso
abaixar de 3°C a temperatura da
água da bacia, para que o nosso
amigo possa tomar banho
confortavelmente. Para que isso
aconteça, quanto calor deve ser
retirado da água?
O caldeirão contém 10 kg de água
e o calor específico da água é 1
cal/g°C.
a) 20 kcal
b) 10 kcal
c) 50 kcal
d) 30 kcal
e) Precisa-se da temperatura inicial da água para determinar
a resposta.
Imagem: Richfife / Domínio Público

Resolução
Sabemos que:
Da equação geral da calorimetria, temos
Resposta: d)
푚á푔푢푎 = 10 푘푔 = 10000 푔
Δ푇á푔푢푎= −3 ℃
푸풔 = 풎á품풖풂 ∙ 풄á품풖풂 ∙ Δ푻á품풖풂
Substituindo os valores, obtemos:
푸풔 = ퟏퟎퟎퟎퟎ ∙ ퟏ ∙ (−ퟑ)
 푸풔 = −ퟑퟎퟎퟎퟎ 풄풂풍
푸풔 = −ퟑퟎ 풌풄풂풍 O sinal negativo indica que o
calor foi retirado da água.

Extras
VÍDEO DO YOUTUBE
Calor específico
Link: http://www.youtube.com/watch?v=dLZVp4m49kA
Calorimetria
Link: http://www.youtube.com/watch?v=X_JR7OpoNxE
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Transferência de calor entre um metal e a água
Link: http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/heat_metal.html
Equilíbrio térmico
Link: http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/thermoEquiv.html
EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS
Capacidade térmica do calorímetro (Determinação)
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_32.asp
CURIOSIDADES
Equivalente mecânico do calor
Link: http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/ET_05.asp
LISTAS DE EXERCÍCIOS
Cola da Web
Link: http://www.coladaweb.com/exercicios-resolvidos/exercicios-resolvidos-de-fisica/calorimetria

Obrigado pela
Atenção!

Bibliografia
• BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed.
Vol. 02. São Paulo: Editora FTD, 2010.
• GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Ática,
2011.
• GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Saraiva, 2011.
• MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 02. São
Paulo: Editora Scipione, 2011.
• <http://educar.sc.usp.br> Acesso em 12/06/2012.
• <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.coladaweb.com/fisica> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.fisica.ufs.br> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.fisicafacil.pro.br> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.if.ufrj.br> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.infoescola.com/fisica> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.mundoeducacao.com.br> Acesso em 12/06/2012.
• <http://www.sofisica.com.br/conteudos> Acesso em 12/06/2012.

Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
foto
link do site onde se conseguiu a informação Data do
Acesso
2 Capture Queen / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ameen.jpg 13/09/2012
3 Valo / Creative Commons Atribuição 2.5
Genérica
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flametail.j
pg?uselang=pt-br
13/09/2012
4 James Heath (engraver) after Henry
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Black_Joseph.j
pg
13/09/2012
5 James Heath (engraver) after Henry
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Black_Joseph.j
pg
13/09/2012
6 GRAN / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boiling_wa
ter.jpg
13/09/2012
11 Thomas Tolkien / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:(Men_and
_camels_in_the_desert.).jpg
13/09/2012
12 Thomas Tolkien / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:(Men_and
_camels_in_the_desert.).jpg
13/09/2012
13 Glane23 / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pringles_c
hips.JPG
13/09/2012
14 Tó campos1 / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Brisa.jpg 13/09/2012
17 Akshat Goel / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bomb_Cal
orimeter.png
13/09/2012

Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
foto
link do site onde se conseguiu a informação Data do
Acesso
18 Henna / Creative Commons Attribution-
Share Alike 1.0 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermos_
bottle.jpg
13/09/2012
19 Henna / Creative Commons Attribution-
Share Alike 1.0 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermos_
bottle.jpg
13/09/2012
29 Richfife / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Baby_vs._
Bathwater.JPG
13/09/2012

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